双酚A在高尿酸血症中的作用及机制研究

Hyperuricemia is caused by disorders of purine metabolism. The pathogenesis of hyperuricemia is not completely clear. Previous studies indicated that environmental pollutants were closely associated with the incidence of hyperuricemia. Bisphenol A (BPA), an endocrine disrupter chemical, widely existed in the daily life. Our preliminary experiments, in vivo and in vitro, suggested a causality between BPA and hyperuricemia. This study will verify the hypothesis that BPA could cause hyperuricemia by a small-sample, short-term clinical study. Meanwhile, we will investigate the molecular mechanism of hyperuricemia induced by BPA exposure. Liver and kidney are major organs of uric acid synthesis and excretion, respectively. Kinetics of enzyme-catalyzed reactions, molecular docking and gene site-directed mutation will be used to test whether BPA could lead to increment of hepatic uric acid synthesis via directly activating the xanthine oxidase (XO) and/or via indirectly activating XO through NADPH oxidase. Methods such as isolated rat kidney perfusion will be utilized for investigating whether BPA could lead to inhibition of renal uric acid excretion by down-regulation of ABCG2 protein in renal tubular epithelial cells. This study could be of great importance in prevention and treatment of hyperuricemia.

高尿酸血症是一组嘌呤代谢紊乱引起的代谢性疾病，其病因尚不完全清楚。近年来多项研究提示环境污染物与高尿酸血症的发生关系密切。双酚A（BPA）是一种广泛存在于日常生活中的环境内分泌干扰物。我们在细胞、动物及人体三个层面的前期研究均提示BPA暴露可导致高尿酸血症。本研究拟通过一项小样本、短期干预临床研究进一步验证BPA对血尿酸水平的影响，同时深入研究BPA引起血尿酸增高的具体分子机制。鉴于肝脏和肾脏分别是尿酸生成和排泄的主要场所，本研究一方面将利用酶促反应动力学、分子对接、基因定点突变等手段，揭示BPA是否直接激活黄嘌呤氧化酶（XO）和/或上调NADPH氧化酶间接激活XO，从而促进肝脏尿酸合成；另一方面，将利用离体肾脏灌注模型等，阐明BPA是否通过下调肾小管上皮细胞ABCG2的表达，抑制肾尿脏酸排泄。本研究结果对高尿酸血症的防治有重要意义。

背景：高尿酸血症的患病率逐年升高。环境污染物与高尿酸血症的发病密切相关。双酚A（BPA）是广泛存在于塑料产品中的一种化学物质，研究提示BPA与糖尿病、动脉粥样硬化等代谢性疾病密切相关。本项目拟探讨BPA对尿酸代谢的影响及其潜在机制。.主要研究内容：本研究主要采用人群研究、动物模型、细胞实验、酶促动力反应、圆二色谱、分子对接以及定点突变等方法。人群为前瞻性研究，在基线时共纳入562例受试者（高尿酸血症患者80例，非高尿酸血症患者482例），检测基线血清BPA水平并对非高尿酸血症患者进行为期6年的随访观察，计算BPA与高尿酸血症发病的关系。建立不同浓度BPA干预的CD1小鼠、C57BL/6小鼠和SD大鼠模型，检测血清、肝脏、尿液的尿酸浓度及肝脏黄嘌呤氧化酶（XO）活性。建立不同浓度BPA干预的原代肝细胞、肝匀浆模型，检测XO活性及尿酸生成量。利用圆二色谱计算BPA作用下XO的二级结构变化情况。利用分子对接寻找BPA与XO的结合位点，进一步利用定点突变探讨BPA是否通过预测位点激活XO。.结果：在人群研究中，高尿酸血症患者的血清BPA水平显著高于非高尿酸血症受试者；对非尿酸血症受试者继续随访6年，在校正多种混杂因素后发现，基线BPA高暴露水平的受试者发生高尿酸血症的风险是低暴露水平受试者的2倍。在动物模型中，饮食BPA高暴露在显著升高老鼠血清和肝脏尿酸水平的同时伴随XO活性增强，而肾脏尿酸排泄水平并未出现显著变化；用别嘌醇干预后，BPA升高的血清和肝脏尿酸水平显著下降。原代肝细胞结果与体内结果类似。在XO催化黄嘌呤生成尿酸的酶促反应体系中，加入BPA后可显著升高尿酸生成量。圆二色谱发现BPA改变了XO蛋白的二级结构。分子对接结果显示XO的Asp360和Lys422两个位点可能是BPA与XO的结合位点；分别突变两个位点后，BPA不能够增强XO活性，亦不能升高尿酸合成水平。.结论：BPA是高尿酸血症的独立危险因素。BPA可能通过与XO的直接结合增加肝脏尿酸合成，促进高尿酸血症的发生。本项目对于高尿酸血症的防治具有重要意义。